Tapassing fan beam foarmjende technology yn metalen laser additive manufacturing

Laser additive manufacturing (AM) technology, mei syn foardielen fan hege manufacturing accuracy, sterke fleksibiliteit, en hege graad fan automatisearring, wurdt in soad brûkt yn de fabrikaazje fan wichtige komponinten yn fjilden lykas automotive, medysk, aerospace, ensfh (lykas raket) brânstofsproeiers, satellytantennebeugels, minsklike ymplantaten, ensfh.). Dizze technology kin de kombinaasjeprestaasjes fan printe dielen sterk ferbetterje troch yntegreare fabrikaazje fan materiaalstruktuer en prestaasjes. Op it stuit, laser additive manufacturing technology oer it algemien oannimt in rjochte Gaussian beam mei in hege sintrum en lege râne enerzjy distribúsje. It genereart lykwols faak hege termyske gradiënten yn 'e smelt, wat liedt ta de dêropfolgjende foarming fan poaren en grouwe korrels. Beamfoarmjende technology is in nije metoade om dit probleem op te lossen, wat de effisjinsje en kwaliteit fan printsjen ferbettert troch de ferdieling fan laserstrale-enerzjy oan te passen.

Yn ferliking mei tradisjonele subtraksje en lykweardige fabrikaazje, hat metaal additive manufacturing technology foardielen lykas koarte fabrikaazje syklus tiid, hege ferwurkjen krektens, hege materiaal benutten rate, en goede algemiene prestaasjes fan dielen. Dêrom wurdt technology foar fabrikaazje fan metalen additieven in soad brûkt yn yndustry lykas loftfeart, wapens en apparatuer, kearnkrêft, biofarmaseutika, en auto's. Op grûn fan it prinsipe fan diskrete steapele brûkt metalen additive manufacturing in enerzjyboarne (lykas laser, bôge, of elektroanenstraal) om it poeder of draad te smelten, en stapt se dan laach foar laach om it doelkomponint te meitsjen. Dizze technology hat wichtige foardielen by it produsearjen fan lytse batches, komplekse struktueren, as personaliseare dielen. Materialen dy't net wêze kinne of lestich binne te ferwurkjen mei tradisjonele techniken binne ek geskikt foar tarieding mei additive fabrikaazjemetoaden. Fanwegen de boppesteande foardielen hat additive manufacturing technology wiidferspraat omtinken lutsen fan wittenskippers sawol binnenlânsk as ynternasjonaal. Yn 'e ôfrûne pear desennia hat additive manufacturing technology rappe foarútgong makke. Troch de automatisearring en fleksibiliteit fan laser additive manufacturing apparatuer, likegoed as de wiidweidige foardielen fan hege laser enerzjy tichtens en hege ferwurkjen accuracy, laser additive manufacturing technology hat ûntwikkele de fluchste ûnder de trije metalen additive manufacturing technologyen neamd hjirboppe.

Laser metaal additive manufacturing technology kin fierder wurde ferdield yn LPBF en DED. Ofbylding 1 toant in typysk skematysk diagram fan LPBF- en DED-prosessen. It LPBF-proses, ek wol bekend as Selective Laser Melting (SLM), kin komplekse metalen komponinten produsearje troch laserstralen mei hege enerzjy te scannen lâns in fêst paad op it oerflak fan in poederbêd. Dan smelt it poeder en fersteurt laach foar laach. It DED-proses omfettet foaral twa printprosessen: laser-melting ôfsetting en laser-draad-oanfier additive manufacturing. Beide fan dizze technologyen kinne metalen dielen direkt produsearje en reparearje troch syngroan metaalpoeder as draad te fieden. Yn ferliking mei LPBF hat DED hegere produktiviteit en grutter produksjegebiet. Derneist kin dizze metoade ek maklik gearstalde materialen en funksjoneel gradearre materialen tariede. De oerflakkwaliteit fan dielen printe troch DED is lykwols altyd min, en folgjende ferwurking is nedich om de diminsjonele krektens fan 'e doelkomponint te ferbetterjen.

Yn it hjoeddeiske laser additive manufacturing proses, de rjochte Gaussian beam is meastal de enerzjy boarne. Troch syn unike enerzjyferdieling (heech sintrum, lege râne) is it lykwols wierskynlik hege thermyske gradiënten en instabiliteit fan 'e meltpool. Resultaat yn minne foarmjen kwaliteit fan printe dielen. Derneist, as it sintrumtemperatuer fan it smelte swimbad te heech is, sil it metaal-eleminten mei lege smeltpunt ferdampe, wat de ynstabiliteit fan it LBPF-proses fierder fergruttet. Dêrom, mei in tanimming fan porositeit, wurde de meganyske eigenskippen en wurgenslibben fan printe dielen signifikant fermindere. De unjildige enerzjyferdieling fan Gaussyske balken liedt ek ta lege effisjinsje fan laser-enerzjybenutting en oermjittich enerzjyferfal. Om bettere printkwaliteit te berikken, binne wittenskippers begon te ferkennen fan kompensaasje foar de defekten fan Gaussyske balken troch it feroarjen fan prosesparameters lykas laserkrêft, skennensnelheid, poederlaachdikte en skennenstrategy, om de mooglikheid fan enerzjyynfier te kontrolearjen. Troch it heul smelle ferwurkingsfinster fan dizze metoade beheine fêste fysike beheiningen de mooglikheid fan fierdere optimalisaasje. Bygelyks, tanimmende laser krêft en skennen snelheid kin berikke hege produksje effisjinsje, mar faak komt op 'e kosten fan it offerjen fan print kwaliteit. Yn 'e ôfrûne jierren kin it feroarjen fan' e laser-enerzjyferdieling fia straalfoarmjende strategyen de produksjeeffisjinsje en printkwaliteit signifikant ferbetterje, wat de takomstige ûntwikkelingsrjochting kin wurde fan technology foar laser additive manufacturing. Beamfoarmjende technology ferwiist yn 't algemien nei it oanpassen fan' e golffrontferdieling fan 'e ynfierbalke om de winske yntinsiteitferdieling en fuortplantingskarakteristiken te krijen. De tapassing fan technology foar beamfoarming yn technology foar produksje fan metalen additive wurdt werjûn yn figuer 2.

Tapassing fan beam foarmjende technology yn laser additive manufacturing

De tekoartkommingen fan tradisjonele Gaussian beam printing

Yn metaal laser additive manufacturing technology, de enerzjy ferdieling fan de laser beam hat in wichtige ynfloed op de kwaliteit fan printe dielen. Hoewol Gaussian balken binne in soad brûkt yn metalen laser additive manufacturing apparatuer, se lije oan serieuze neidielen lykas instabile printing kwaliteit, lege enerzjy benutten, en smelle proses finsters yn de additive manufacturing proses. Under harren binne it smeltproses fan it poeder en de dynamyk fan it smelte swimbad yn it metaallaser-additiveproses nau besibbe oan de dikte fan 'e poederlaach. Troch de oanwêzigens fan poeder spatten en eroazje sônes, de eigentlike dikte fan de poeder laach is heger as de teoretyske ferwachting. Twads feroarsake de stoomkolom de wichtichste efterút strielspatten. De metalen damp botst mei de efterste muorre te foarmjen spatten, dy't wurde spuite lâns de foarkant muorre loodrecht op it konkave gebiet fan it smelte swimbad (lykas werjûn yn figuer 3). Troch de komplekse ynteraksje tusken de laserbeam en spatten kinne de útstutsen spatten de printkwaliteit fan folgjende poederlagen serieus beynfloedzje. Dêrnjonken hat de foarming fan keyholes yn 'e meltpool ek serieus ynfloed op de kwaliteit fan printe dielen. De ynterne poarjes fan it printe stik wurde benammen feroarsake troch ynstabyl slute gatten.

It formaasjemeganisme fan defekten yn beamfoarmjende technology

Beam shaping technology kin berikke prestaasje ferbettering yn meardere diminsjes tagelyk, dat is oars as Gaussian balken dy't ferbetterje prestaasjes yn ien diminsje op kosten fan it offerjen fan oare diminsjes. Beam shaping technology kin sekuer oanpasse de temperatuer distribúsje en stream skaaimerken fan de melt pool. Troch de ferdieling fan laser-enerzjy te kontrolearjen, wurdt in relatyf stabyl smelte swimbad mei in lyts temperatuergradient krigen. Passende laser-enerzjyferdieling is foardielich foar it ûnderdrukken fan porositeit en sputterdefekten, en it ferbetterjen fan de kwaliteit fan laserprintsjen op metalen dielen. It kin ferskate ferbetteringen berikke yn produksje-effisjinsje en poedergebrûk. Tagelyk, beam foarmjen technology jout ús mei mear ferwurkjen strategyen, sterk befrijt de frijheid fan proses design, dat is in revolúsjonêre foarútgong yn laser additive manufacturing technology.